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» » » » Con buena iluminación, la vida se ve de otro color

Referencia: NewScientist.com ,
Autor: Jeff Hecht, 6 de julio 2012

La iluminación artificial nos enferma, pero ahora una nueva generación de LED podrían dar la luz adecuada para mantenerse descansado, alerta y feliz.

A primera vista, el castigo de Prometeo puede parecer una reacción exagerada. Por su delito menor de dar a la humanidad un poco de fuego para dar a la civilización el pistoletazo de salida, fue condenado a una eternidad de sufrimiento cuando cada mañana un águila sanguinaria se comía su hígado regenerado cada noche.

Pero tal vez los griegos ya intuían el error por jugar con el orden natural de la luz y la oscuridad. Con la opción de la noche y nuestras metrópolis en uso constante de la luz, hemos empezado a comprender las consecuencias que tiene una sociedad 24/7 (24 horas al día, 7 días a la semana). Afecta a los patrones de sueño, crea problemas de salud y, en general, altera el rendimiento y el estado de ánimo de mala manera.

Los niveles de luz artificial en nuestra sociedad no muestra signos de disminuir, incluso sin ser necesaria. Las últimas investigaciones están demostrando que si pudiéramos cambiar el tipo de luz, podríamos restaurar nuestros ciclos naturales de sueño e invertir los efectos negativos de la luz artificial. Incluso podríamos ser capaces de mejorar la que nos da la naturaleza.

La revolución de la iluminación de hoy día comenzó en el siglo 20 y con la bombilla incandescente de Thomas Edison. En cuanto a la luz que emiten hacia fuera, las bombillas no han cambiado mucho desde entonces. Todo el trabajo ha ido destinado a hacer que las bombillas sean más eficientes, algo que ha conseguido sin duda la bombilla fluorescente compacta. Pero la luz de estas lámparas no iluminan nuestro entorno tanto como irradian con su dureza azulada. Además su contenido en mercurio ha suscitado dudas sobre cómo desecharlas de forma segura.

Así que los últimos años hemos visto el surgimiento del diodo emisor de luz (LED). Dado a que emiten luz sólo en una parte muy estrecha del espectro electromagnético, los LED pierde mucha menos energía para calentarse que las incandescentes. Sin embargo, algunos investigadores están preocupados, ya que el espectro de luz de los LED blancos contiene un fuerte pico de luz azul (ver ilustración). "La luz azul es mala por la noche", dice Abraham Haim, de la Universidad de Haifa, Israel, que estudia los efectos de la luz artificial.


Eso es porque la luz hace mucho más que simplemente permitirnos ver el mundo, también ayuda a regular los niveles hormonales y los ritmos circadianos. La visión se ha desarrollado por la necesidad de saber si es de día o de noche, dice Steven Lockley, un investigador del sueño en la Harvard Medical School en Boston. Para diferenciar la noche del día, los receptores sensibles a la luz en nuestros ojos, la melanopsina, sintonizan nuestro ciclo de sueño-vigilia para que coincida con el día de 24 horas. Estos receptores responden a toda la luz visible, pero son más sensibles al azul, cuyos picos de luz natural del sol son al mediodía.

Cuando se detecta esta luz tornoazulada, el cuerpo responde suprimiendo la producción de la hormona melatonina que induce el sueño, y que nos hace sentir alerta. Somos muy sensibles al azul, y aunque estos receptores se encuentran en los ojos, ellos responden, aunque en realidad no estés "viendo" el azul. Desde el mediodía hasta el anochecer, el azul se va desvaneciendo entre la luz natural, y es reemplazado por un tono rojizo que frena la supresión de la melatonina, esto reduce nuestro estado de alerta y nos permite estar preparados para dormir.

Al menos, este es el ciclo que hemos seguido en la evolución. Pero en una sociedad saturada con 24/7 de luz artificial, los sistemas naturales van a la deriva. La luz es constante, inmutable, incluso la luz azul de la noche, evitando que el sistema de la melatonina detecte la oscuridad necesaria para favorecer el sueño. Esto nos puede privar del sueño y tiene efectos en la salud, que se mostrarán con mayor claridad en los trabajadores del turno de noche. "Estudios epidemiológicos muestrna que las mujeres con turnos de noche la incidencia de cáncer de mama aumenta en un 50 por ciento", señala Lockley. "La luz por la noche podría ser un factor de riesgo", ya que reduce la melatonina, la cual puede suprimir tumores (ver New Scientist, 7 mayo 2011, p 44).

Los trabajadores por turnos son los mas afectados, pero la mayoría de nosotros estamos expuestos a una iluminación artificial mucho tiempo después de la puesta del sol. "Como consecuencia de ello, vivimos en una sociedad crónicamente privada de sueño", añade Lockley. Hay evidencias de que interrumpir la producción de melatonina puede causar muchos problemas. "Puede hacernos más propensos a las enfermedades cardiovasculares, obesidad, cáncer y problemas gastrointestinales", indica Mariana Figueiro, del Lighting Research Center en el Instituto Politécnico Rensselaer en Troy, Nueva York. "Tanto los LED blancos fijos como las luces fluorescentes son malos", apunta Haim. "Su uso en la noche está contaminando nuestro medio ambiente." Y no somos solamente los humanos los que sufrimos los efectos perjudiciales de la luz artificial, ya se han comprobado ciertos efectos alarmantes en demasiados animales (ver Anexo "Con mala luz", abajo).

Sin embargo, donde algunos ven un problema, otros han comenzado a ver una oportunidad. Hasta el momento, la luz artificial ha sido diseñada de acuerdo con un un paradigma de 'talla única', que sólo se emite una luz blanca constante. Simplemente, con usar los LED que simulen los anteriores tipos de luz se pierde ese punto, dice Fred Schubert, también de Rensselaer. En cambio, piensa, habría que utilizar LED para diseñar fuentes de luz "que no se hayan sido consideradas antes como posibles". Haciendo eso, los LED ofrecerán la oportunidad de eliminar los problemas de la iluminación artificial.

Los LED al rescate

En lugar de luchar contra la respuesta de nuestro cuerpo para los diferentes colores de luz, podemos utilizar los LED para sacar el máximo provecho de ello. El ideal es una luz blanca ajustable creada a partir de una combinación de rojo, verde y azul, tipo LED, comenta Lockley. Los diferentes matices pueden ser amplificados y suprimidos en el transcurso del día para imitar las variaciones naturales de la luz del sol, manteniendo así los relojes circadianos en sincronía. Este tipo de flexibilidad del color, "nos permitirá hacer cosas terapéuticas con los LED que resultarían impensables con sus predecesores".

La NASA ya ha comenzado a investigar esta posibilidad, ya que tiene un particular interés en los ritmos circadianos de sus empleados. Los astronautas, después de todo, son trabajadores por turnos. Ellos flotan en un mundo donde el sol sale y se pone cada 90 minutos, como en la Estación Espacial Internacional que orbita la Tierra. El espacio no ofrece margen de error, y eso exige el máximo rendimiento, en todo momento hay que estar despierto. Sin embargo, la combinación de la luz natural errática y la constante fluorescente recibida en la estación espacial significa que, a menudo, tengan dificultades para conseguir 6 horas de sueño en las 24, sin importar las 8 recomendadas (Acta Astronáutica, en prensa).

Preocupados porque los astronautas se mareen y puedan cometer errores peligrosos, la NASA quiere obtener que su sueño vuelva a ser viable. Es por eso que, George Brainard, un especialista del sueño en el Jefferson Medical College de Filadelfia, está testeando la iluminación LED coloreada ajustándola a unas réplicas en laboratorio de los cuatro compartimentos para dormir de la estación espacial. "Podemos ajustar miles de combinaciones de colores", dice, con ello evaluamos qué mezclas y horarios son los mejores para ayudar a los astronautas a perfeccionar sus patrones de sueño.

Por ejemplo, un modo rico en rojo debería ayudarles a prepararse para dormir, como lo hacen las tareas personales y el relajarse. Una luz amarillenta por la mañana les ayudará a despertar. Un tercer criterio sería un azulado, el de estado de alerta, que aumentaría su iluminación durante los períodos de trabajo. La NASA planea que estas las luces sustituyan a los fluorescentes, ahora en sus dormitorios, en el año 2015.

"Tener una sola fuente de luz con múltiples posibilidades ajustables de color es algo nuevo. Esto es el principio, y se hará progresivamente más sofisticado", añade Brainard. Pero él ya está mirando al futuro, y espera que los LED puedan impulsar una "revolución en la iluminación arquitectónica" en los próximos 10 ó 20 años.

Porque si tenemos la tecnología para imitar las sutiles variaciones de la luz del sol, ¿por qué vamos a detenernos ahí? Podríamos mejorarlo, y crear luces artificiales construidas específicamente para optimizar el estado de ánimo y el rendimiento.

La luz azul, por ejemplo, es mala por la noche, pero en otra situación puede levantarte el ánimo. "La luz azul es buena de día", dice Haim. "Tenemos que suprimir la melatonina o estaríamos depresivos". De hecho, la gente con depresión afectiva estacional son realmente tratados con dosis terapéuticas de rica luz azul brillante que imita al sol del mediodía. El azul es importante, aunque de acuerdo con los investigadores holandeses, que recientemente descubrieron que, sólo el aumento gradual del contenido en azul de una luz blanca ordinaria, tenía los mismos efectos impulsores del estado de ánimo (BMC Psychiatry, vol 11, p 17).

El resto de nosotros también podemos beneficiarnos. En un reciente estudio militar realizado en EE.UU., unos soldados fueron instruidos para hacer una serie de tareas bajo cuatro condiciones distintas de iluminación en el lugar de trabajo. Después de unas horas bajo una tenue luz fluorescente, su estado de ánimo estaba deprimido y bajó su rendimiento. Bajo una bombilla LED, ajustada para imitar el tono azul del sol del mediodía, su estado de ánimo mejoró considerablemente y se desenvolvieron mejor en las tareas (International Journal of Industrial Ergonomics, vol 42, p 12).

Y no hay razón para permanecer en el esquema de la naturaleza. Están empezando a aparecer algunos efectos interesantes, entre ellos la sugerencia de que la luz  roja brillante también aumenta el estado de ánimo (Lighting Research and Technology, vol 42, p 449).

Algunas industrias podrían beneficiarse enormemente de influir en el estado de ánimo de sus clientes, como las compañías aéreas. El nuevo Boeing 787 Dreamliner jet está diseñado para vuelos de largo recorrido, y en un intento de proporcionar una experiencia más agradable, la compañía ha optado por un tipo especial de luz LED. En lugar de la norma LED blanco, que es en realidad un LED azul, cubierto con una capa de fósforo que convierte parte del azul al amarillo, se van a utilizar luces caras que combinan el rojo, verde y azul claro, con los que poder ajustar la emisión en diferentes cantidades de cada uno de los colores. La cabina tendrá un tono "rojo caliente", por lo que "la gente va a llegar a su destino sintiéndose más renovada", dice Blake Emery, director de Boeing.

No obstante, estas luces son demasiado caras por el momento, para una iluminación doméstica, sobre todo porque los LED verdes son mucho menos eficientes que sus contrapartes de color azul y rojo. Cada tipo de luz proviene de la combinación de distintos metales y materiales semiconductores, y la combinación necesaria para producir la luz verde cuanto más energía recibía, menos luz verde salía. Este efecto se denomina caída, y durante mucho tiempo nadie sabía por qué pasaba, pero parece que Schubert, y sus colegas en Rensselaer, han descubierto por qué (Applied Physics Letters, vol 100, p 161106). Identificaron cómo los electrones se escapaban de una delgada capa de material semiconductor, en vez de liberar su energía en forma de luz. Esto provocaba que las fuertes corrientes, que de otra manera producirían una luz intensa, expulsaran a los electrones de la capa crítica antes de que pudiesen generar fotones. En cuanto los fabricantes pueden diseñar sus estructuras LED para taponar esa fuga, la solución está a la vuelta de la esquina, y las luces RGB estarán disponible comercialmente en un futuro no muy lejano, no sólo en los hogares, sino también en calles y oficinas.

"En última instancia, lo que queremos es un sistema de iluminación inteligente", aclara Brainard. "Andas por tu casa y un sistema sensor detecta quién eres y lo que necesitas, y en consecuencia ajusta las luces". Tu reloj de alarma podría convertirse en tu luz de dormitorio en el modo amarillento para despertar por la mañana. Los trabajadores nocturnos, por otro lado, podría volver a casa con una liberación de melatonina debido al rojo. Todos conseguiríamos dormir lo suficiente, pero se puede cambiar la configuración si usted necesitara trabajar hasta tarde o irse a una fiesta.

La nueva iluminación llegará a mucho más de lo que Thomas Edison ni siquiera hubiera podido imaginar, y con ella un moderno Prometeo que pueda crear una civilización humana más civilizada. Tal vez la solución al problema de la luz artificial no se trate de conseguir una luz menos artificial, sino más humana.


Anexo: Con mala luz
 
Joe Ritter, en principio no estaba preocupado por las tortugas; sino por las estrellas. Así que él estaba preocupado por los LED blancos que iban a reemplazar a las viejas farolas de sodio de color amarillo anaranjado en todo los EE.UU. Instalar estas luces brillantes en Maui, la isla hawaina donde trabaja, equivaldría a "devastar la astronomía" de uno de los sitios de investigación más importantes del mundo.
 
Pero cuando Ritter, un físico del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai, comenzó a investigar las soluciones, se encontró con algo mucho más alarmante: la luz artificial era devastadora para la vida silvestre. Aves marinas en peligro de extinción, como la pardela de Newell y el petrel de rabadilla oscura caían muertos por centenares. Al salir del nido para su primer vuelo, las crías de aves supuestamente deben dirigirse hacia el brillante reflejo de luz sobre el agua. Sin embargo, con las luces de la calle brillaban demasiado, las aves novatas se confunden. Vuelan hacia las lámparas y terminan dando vueltas hasta que se caen de cansancio o chocan contra los edificios.

Las crías de tortugas marinas también son atraídas por la luz artificial, después de su eclosión en la playa. Parten en dirección opuesta al mar, se convierten así en presa fácil para los depredadores o mueren al cruzar las carreteras más transitadas.

Hay una lindas crías que no se ven afectadas. Un estudio reciente demostró que las luces de la calle, intensamente brillantes, han aumentado la población de cochinillas, segadores, hormigas y escarabajos, incluso durante el día. (Biology Letters, en prensa). Estos problemas son peores aún bajo el resplandor de las lámparas LED azuladas que bajo la luz anaranjada de las lámparas de sodio.

Y por todo el daño que hacen, dice Ritter, que ni siquiera nos ayudan a ver mejor. El azul intenso hace más por regular los ritmos circadianos de mamíferos que lo que hace por la agudeza visual (ver historia principal, arriba).

Para resolver este problema, Ritter ha desarrollado una luz, con una única mezcla espectral, que reduce drásticamente el contenido de luz azul. Estas luces han estado en producción durante seis años y ya están instaladas en Hawai, donde podrán disminuir los efectos de la contaminación lumínica sobre los animales. "Si podemos salvar a las tortugas y guardar la astronomía, eso es una victoria", concluía Ritter.

Anne-Marie Corley

- Artículo original titulado "Better than sunshine: See life in an improved light", por Jeff Hecht consultor de la revista New Scientist.

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